广西6个民族24个Y-STR基因座遗传多态性及群体遗传结构分析

邓 盼 ，江 丽，马 泉，赵 慧 ，莫晓婷 ，程宝文，李彩霞 ,*

（1. 昆明医科大学，昆明 650500；2. 公安部物证鉴定中心，北京市现场物证检验工程技术研究中心，现场物证溯源技术国家工程实验室，北京 100038；3. 云南省公安厅，昆明 650228）

人类Y染色体为男性所特有，故Y-STR呈父系遗传，重组率低，“有效群体规模”小，对漂变敏感，与常染色体STR基因座比较，其基因座的多态性分布因种族、民族、地域的不同而具有明显的差异[1]，在法医学个人识别、亲缘关系分析、群体遗传学分析和人类起源、进化等方面有重要意义[2-4]。本研究24个Y-STR基因座（DYS19、DYS385a/b、DYS389I、DYS389II、DYS390、DYS391、DYS392、DYS393、DYS437、DYS438、DYS439、DYS444、DYS447、DYS448、DYS456、DYS458、DYS460、DYS508、DYS522、DYS533、DYS617、DYS635、GATA-H4、DYS527a/b）包含9个欧洲最小单倍型基因座[5]和SWGDAM推荐的11个扩展单倍型基因座，通过对广西地区六个民族中多态性的研究，旨在对该地区的民族基因特点、迁徙、基因交流进行调查，为法医学应用及群体遗传学的研究提供基础数据支持。

1 材料与方法

1.1 样本来源

根据知情同意原则，采集广西地区6个民族439名无关男性个体静脉血样本，其中侗族53名，瑶族73名，京族78名，汉族65名，苗族86名，壮族84名。

1.2 DNA提取

采用 QIAamp®DNA Blood Midi Kit（德国 QIAGEN公司）试剂盒进行DNA提取，按照说明书进行。DNA用NanoDrop 2000c（美国Thermo Fisher Scientif i c公司）进行定量。

1.3 PCR扩增及扩增产物分型

参照DNATyper Y26试剂盒（公安部物证鉴定中心研发）说明书，应用Mastercycler ProS（德国Eppendorf公司）热循环仪进行复合扩增，扩增产物用ABI 3130 xL遗传分析仪（美国AB公司）进行检测，以GeneMapper v3.2软件对数据结果进行STR分型。

1.4 统计分析

用直接计算法计算各个基因座等位基因频率，基因多样性（GD）以及单倍型多样性（HD）按公式D=[n(1-∑Pi2)]/(n-1)计算[6]（n分别为样本数和观察到的单倍型个数，Pi分别为基因频率和单倍型频率）。使用PHYLIP 3.65构建系统进化树，用YHRD数据库在线软件进行分子方差分析（AMOVA），计算群体间遗传距离Rst矩阵，并构建多维尺度分析（MDS）[7]。使用Network 5.0绘制网络图分析。

2 结果与讨论

2.1 24个Y-STR等位基因频率和基因多态性

439份侗、瑶、京、汉、苗、壮广西6个民族男性无关样本等位基因频率和GD值进行检验，发现其中共检出等位基因231个，单倍型最多的基因座为DYS385a/b（52种），其GD值除了在瑶族较低外（GD=0.639），其他的民族都大于0.800。DYS19、GATA-H4、DYS447、DYS444、DYS460、DYS527a/b、DYS635、DYS385a/b这8个基因座基因多样性（GD）均大于0.5，多态性较高，DYS448、DYS439、DYS533、DYS458、DYS393基因座除了瑶族外，在其他5个民族中GD值大于0.5，DYS391基因座除了苗族GD值大于0.5外，其他5个民族GD值小于0.5，其中瑶族最低为0.08，该基因座在其他群体遗传学研究中也呈现出多样性较低的特点[8-9]。24个Y-STR基因座在6个民族的GD值分 别 为 0.109～0.958、0.054～0.698、0.267～0.930、0.311～0.909、0.153～0.909、0.114～0.824。6 个 民 族439个个体观察到363种单倍型，侗族观察到51种单倍型，2种单倍型出现2次，单倍型多样性为0.9976。瑶族观察到44种单倍型，10种单倍型出现2次，4种单倍型出现3次，最多一种单倍型出现5次，单倍型多样性为0.9339。京族观察到70种单倍型，4种单倍型出现2次，最多一种单倍型出现3次，单倍型多样性为0.9942。汉族观察到62种单倍型，3种单倍型出现2次，单倍型多样性为0.9976。苗族观察到66种单倍型，12种单倍型出现2次，3种单倍型出现3次，最多一种单倍型出现4次，单倍型多样性为0.9832。壮族观察到70种单倍型，5种单倍型出现2次，2种单倍型出现3次，最多一种单倍型出现6次，单倍型多样性为0.9863。观察SWGDAM推荐的11个Y-STR基因座，439个个体只观察到261种单倍型，单倍型多样性明显降低，因此本研究的24个Y-STR基因座能明显提高系统的识别能力。但本研究中发现部分基因座（如DYS438、DYS617、DYS391）在这些人群中多态性较差。

Y-STR的多态性分布具有明显的民族特异性和地区差异性[4,10]。同一基因座在不同民族中差异性比较明显，如DYS439在瑶族中的GD值为0.263，在其余5个民族都大于0.550，各个民族之间不存在相同的单倍型，说明各个民族之间都有自己独特的单倍型。

2.2 广西6个民族群体间遗传关系

根据22个Y-STR等位基因频率使用PHYLIP 3.65软件[11]构建系统进化树对6个民族聚类分析，评估各个民族之间遗传距离。如图1所示，壮族和苗族汇聚再与京族聚；汉族与侗族汇聚，侗族和汉族遗传距离最小（0.0155），瑶族和苗族遗传距离最大（0.0448），瑶族自成一枝而与其他各民族遗传距离较远。在本研究中，同属苗、瑶语系的苗族和瑶族遗传距离较远，这与一些文献记载的广西民族演变历史和数据略有不同[12-13]，粱祚仁等[14]研究数据也显示瑶族与苗族、侗族、壮族遗传距离较近。本研究结果的原因可能为同属苗瑶语系的苗族和瑶族虽然存在古老的共同祖先，但Y-STR突变率较高，显示的或为近期遗传结构的改变，表明近期苗、瑶民族交流较少，如要进一步讨论这两个族群之间的关系，或可加测突变率低的Y-SNP位点。瑶族样本的地理来源比较闭塞，也可能是原因之一，而且民族间通婚、迁徙、特殊的婚俗习惯等对生物学上的谱系构建都会造成干扰，影响数据分析结果的准确性；壮族和京族相对其他族群遗传距离更近，这与两族地理位置相近，民族交流较多相吻合。

图1 6个民族系统进化树Fig.1 The PHYLIP 3.65-determined phylogenetic evolution among six ethnic populations in Guangxi area

遗传距离是反映群体之间遗传差异及群体间遗传分化的重要指标，根据 Rst遗传矩阵显示（表1），除了广西汉族和广西侗族之间没有遗传学差异外，其他群体间均有明显遗传学差异（P＜0.05），排除侗族和汉族比较外，京族与壮族遗传距离最近（0.0318），汉族与苗族遗传距离最远（0.3497），基于遗传距离的MDS散点图（图2）可以看出京、壮族聚集一簇，汉、侗族聚集一簇，苗、瑶族和其他群体相距较远。

表1 广西6个民族Rst值遗传距离矩阵Table 1 Pairwise Rst and the associated P values computed for six ethnic populations in Guangxi area

图2 6个民族多维尺度分析图Fig.2 Multi-dimensional scaling (MDS) plot for 6 ethnic populations based on Rst values

根据22个Y-STR组成的单倍型以Median-joining方法[15]使用Network 5.0软件绘制网络图，观察6个民族之间的遗传关系，如图3所示。

图3 6个民族网络图Fig.3 The intervolving network of six ethnic populations in Guangxi area

网络图中每一个圈代表一种单倍型，图中可以看出各个民族相对独立地聚集在一块，汉、壮、侗、京族在网络图中分布较广，与其他群体相互交汇。苗族群体主要聚集两簇，瑶族分布较单一，单独聚集成簇，和其他民族距离较远。从构建的网络图可以看出壮族单倍型多、分布广，这是因为壮族是广西人口最多的少数民族，人口基数大。京族与壮族相互交汇，基因交流较多，遗传差异度较小。瑶族分布集中，独立一簇，网络图与其他民族交汇少，表明与其他民族基因交流少，遗传距离较远，这可能是该瑶族群体生活的环境相对闭塞而与其他民族交流过少所致。该结果与构建系统进化树分析以及基于遗传距离的MDS分析结果基本相符。

3 结论

Y-STR基因座呈单倍型父系遗传，在法医学、遗传学父权鉴定、个体鉴别、民族起源等研究中有很高的应用价值[16-17]，比如男性的谱系关系调查和男女混合斑的检测[18]。单个Y-STR基因座含有的信息量较低，而联合多个Y-STR基因座就可以大大提高检测系统的鉴定水平。本研究的24个Y-STR基因座在广西6民族中具有良好的多态性分布，所得的数据可以为群体遗传学基础研究和法医学实践提供基础性数据支持。

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